文档介绍：基于FPGA的计算器设计傥的楣楣椴璨璨忄忄泵泵
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摘要陟陟哺哺诧顼顼党党缔洲
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本文介绍了一个简单计算器的设计,该设计采用了现场可编程逻辑器件FPGA设计,并基于硬件描述语言VHDL在Altera公司的Quartus Ⅱ软件上实现仿真。系统由计算部分、存储部分、显示部分和输入部分四个部分组成,计算部分为加法器、减法器、乘法器和除法器,存储部分需要3个存储器来实现:内部累加器(acc)、输入寄存器(reg)以及结果暂存器(ans)。显示部分由四个七段译码管组成,分别来显示输入数字,输入部分采用外接键盘,由0—9十个数字按键,加减乘除四个运算符按键,一个等号按键和一个清零按键组成的。通过外部的按键可以完成四位数之内的‘加’、‘减’、‘乘’、‘除’四种功能运算,其结构简单,易于实现。邮邮寥寥笼积邪邪苴苴荛
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关键词:FPGA;VHDL;计算器搀泱泱丑丑斥筲筲免免奔
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1 概述易滂滂霖霖霖锣锣嫡嫡嫡
在国外,电子计算器在集成电路发明后,只用短短几年时间就完成了技术飞跃,经过激烈的市场竞争,现在的计算器技术己经相当成熟。计算器已慢慢地脱离原来的“辅助计算工具”的功能定位,正向着多功能化、可编程化方向发展,在各个领域都得到了广泛的应用。用计算器不仅可以实现各种各样复杂的数学计算还可以用来编制、运行程序,甚至解方程组,图形计算器还可以进行图形处理。计算器内置的软件允许用户进行类似于对计算机的文件和目录管理等操作,允许用户对图形界面进行定制,同时各种新技术也被应用到计算器里使计算器功能越来越强大。可以说,计算器就是一个“微微型”的计算机。国内也有厂商利用计算器芯片开发新的产品,但对计算器技术的研究、计算器芯片的设计还处于起步阶段。计算器的主要功能还是在于“计算”,不妨称之为“低档计算器”。即便是对这种计算器,很多厂商也只从事计算器的组装、销售业务。一些IC设计公司、芯片提供商也开始研究计算器技术。泐泐恪啊啊慕慕炼炼炼颗
本次设计基于现场可编程逻辑器件FPGA进行设计,应用硬件描述语言VHDL编程并在Altera公司的Quartus Ⅱ软件上实现仿真。需要进行计算器的常用运算功能的实现,通过外接键盘输入、LED数码显示来达成运算目的。钜极极极搏搏犍犍贳巅巅
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2 硬件描述语言VHDL简介甄甄甄铙铙惑惑惑懋懋特
VHDL的发展匚匚夭宀宀杆杆杠蛙蛙霖
VHDL诞生于1982年。在1987年底,VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE公布了VHDL的标准版本,IEEE-1076(简称87版)之后,各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境,或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受,并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。而Verilog HDL是由GDA(Gateway Design Automation)公司的PhilMoorby在1983年末首创的,最初只设计了一个仿真与验证工具,之后又陆续开发了相关的故障模拟与时序分析工具。1985年Moorby推出它的第三个商用仿真器Verilog XL,获得了巨大的成功,从而使得Verilog HDL迅速得到推广应用。1989年CADENCE公司收购了GDA公司,使得Verilog HDL成为了该公司的独家专利。1990年CADENCE公司公开发表了Verilog HDL,并成立LVI组织以促进Verilog HDL成为IEEE标准,即IEEE Standard 1364-1995。师师树篦篦猛猛冒卑卑年
VHDL的特点判鸥鄹鄹婆婆滁滁曝曝曝
VHDL语言主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口,与其他硬件描述语言相比,VHDL语言有如下优越之处[2]:嗣吲吲轭轭轭躲躲莸莸牡
VHDL语言支持自上而下(Top Down)和基于库(Library Base )的设计方法,还支持同步电路、异步电路、FPGA以及其他随机电路的设计;赓赓轺轺秆秆秆冉冉佰佰
VHDL语言具有多层次描述系统硬件功能的能力,可以从系统的数学模型直到门级电路,其高层次的行为